第一章：数据库概述

1、第一章 数据库概述第一章 数据库概述 数据库基本概念 数据管理技术的产生和发展 数据模型 数据库系统结构2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系2一、数据库基本概念数据数据数据数据数据库数据库 数据库管理系统数据库管理系统数据库系统数据库系统2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系3一、数据库基本概念 数据（Data）： 描述事物的符号记录 学生档案中的某条记录： 李明，男，21岁，计算机系学生，是校足球队的一员 （李明，男，21，计算机系，校足球队）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系4声音声音图像图像文字文字记录记录一、数据库基本概念 数据库（DataBase，DB）

2、：长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的大量的数据集合。2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系5 DataDataDataDataBase第一章 数据库概述 数据库管理系统（Database Management System, DBMS） 一种位于用户应用程序与操作系统软件之间的实现对数据进行管理和维护的系统软件 Oracle、Microsoft SQL Server、 Microsoft Access、Visual FoxPro、 SYBASE、DB2、MySQL，2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系6一、数据库基本概念典型的具有典型的具有C/S体系架构的关系型数体系架

3、构的关系型数据库管理系统，使用据库管理系统，使用Transact-SQL（T-SQL）语句在服务器和客户机之）语句在服务器和客户机之间传送请求和回应。间传送请求和回应。2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系7最早商品化的一个关系型数据库管最早商品化的一个关系型数据库管理系统，也是应用广泛、功能强大理系统，也是应用广泛、功能强大、具有客户机、具有客户机/服务器架构的数据库服务器架构的数据库管理系统管理系统。OracleMicrosoft SQL Server数据库管理系统软件数据库管理系统软件一、数据库基本概念Visual FoxPro简称简称VFP，是，是Microsoft公司推出的数

4、据库开发软件，用它来开公司推出的数据库开发软件，用它来开发数据库，既简单又方便。发数据库，既简单又方便。在桌面型数据库应用中，处理速度极快在桌面型数据库应用中，处理速度极快，是日常工作中的得力助手。，是日常工作中的得力助手。2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系8Microsoft Office组件之一，桌面型组件之一，桌面型数据库管理系统，只需通过直观的数据库管理系统，只需通过直观的可视化操作就可以完成大部分数据可视化操作就可以完成大部分数据库管理任务。库管理任务。Visual FoxProMicrosoftAccess数据库管理系统软件数据库管理系统软件一、数据库基本概念 DBMS

5、主要功能 数据定义功能 提供了数据定义语言DDL：create，alter ， drop 数据操纵功能 提供了数据操纵语言DML：select，Insert，delete，update（最常用的）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系9一、数据库基本概念 DBMS主要功能 数据的组织、存储和管理功能 确定存储数据的文件结构和存取方式 实现数据之间的联系 提高存储空间利用率和方便存取 提供多种存储方法2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系10一、数据库基本概念 DBMS主要功能 数据库的事务管理和运行管理功能 保证数据的安全性、完整性 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复

6、2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系11一、数据库基本概念 DBMS主要功能 数据库的建立与维护功能 数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系12一、数据库基本概念 DBMS主要功能 数据通信、数据转换等功能 DBMS与网络中其他软件系统通信 DBMS之间数据转换 异构数据库之间的互访和互操作2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系13一、数据库基本概念 数据库系统（Database System, DBS） 在计算机系统中引入数据库后的实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、

7、处理对象和管理系统的集合体。2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系14一、数据库基本概念2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系15DBS组成要素组成要素DBDB应用程序应用程序数据库管数据库管理员理员(DBA)+(DBA)+用户用户DBMSDBMS及其及其开发工具开发工具一、数据库基本概念2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系16应用系统数据库应用开发工具DBMS操作系统数据库管理员用户用户一、数据库基本概念 例如：阳光学院教务信息系统 数据库：教务数据库 操作系统：Windows 数据库管理系统：Oracle 数据库管理员：网络中心人员 用户：办公人员，学生，教师等2

8、022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系17一、数据库基本概念2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系18应用系统应用系统应用开发工具应用开发工具DMBS 编译系统编译系统操作系统操作系统硬件硬件数据库系数据库系统的地位统的地位第一章 数据库概述 数据库基本概念 数据管理技术的产生和发展 数据模型 数据库系统结构2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系19二、 数据管理技术的产生和发展 计算机系统的应用领域 数值计算，过程控制，数据处理2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系20传播传播加工加工收集收集存储存储组织组织分类分类存储存储检索检索编码编码维护维护数据管理数据管

9、理 数据密集型应用特点 数据量大，数据持久保存 数据被多个应用共享数据处理数据处理中心问题中心问题二、 数据管理技术的产生和发展 数据库技术的发展阶段2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系21人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段二、 数据管理技术的产生和发展 人工管理阶段(20世纪50年代中期以前)2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系22应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据集数据集1数据集数据集2数据集数据集n二、 数据管理技术的产生和发展 人工管理阶段 特点 数据不保存 应用程序管理 数据不共享 数据不具有独立性

10、2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系23二、 数据管理技术的产生和发展 文件系统阶段（20世纪50年代60年代）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系24应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n文件文件1文件文件2文件文件n存取方法存取方法二、 数据管理技术的产生和发展 文件系统阶段（20世纪50年代60年代）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系25书目文件书目文件读者文件读者文件出借文件出借文件新书入库新书入库催还通知催还通知图书出纳图书出纳读者增删读者增删A1A3A4A2图书文件管理系统图书文件管理系统二、 数据管理技术的产生和发展 文件系统阶段

11、特点 数据可长期保存 由文件系统管理数据 数据共享性差，冗余度大 数据的独立性差2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系26二、 数据管理技术的产生和发展 数据库系统阶段（20世纪60年代末以来）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系27应用程序应用程序1应用程序应用程序2DBMSDB二、 数据管理技术的产生和发展 数据库系统阶段 特点 数据结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据的独立性高 数据由DBMS统一管理和控制2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系28与文件系统的根本与文件系统的根本区别区别二、 数据管理技术的产生和发展用户的用户的应用程序应用程序与数据库

12、的与数据库的逻辑结逻辑结构构是是相对独立的相对独立的2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系29用户的用户的应用程序应用程序与存储在磁盘上的与存储在磁盘上的数据库中数据库中数据数据是是相对独立的相对独立的物理独立性物理独立性逻辑独立性逻辑独立性数据的独立性数据的独立性第一章 数据库概述 数据库基本概念 数据管理技术的产生和发展 数据模型 数据库系统结构2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系30三、 数据模型 基本概念2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系31模模 型型数据模型数据模型概念模型概念模型结构模型结构模型三、 数据模型 模型 现实世界特征的模拟和抽象 数据模型

13、现实世界数据特征的抽象，是数据库系统的核心和基础 对客观事物及其联系的数据描述，反映实体内部和实体之间的联系2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系32三、 数据模型 数据模型分类 概念模型（信息模型） 按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计 结构模型（组织模型） 按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS实现2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系33三、 数据模型 从现实世界到机器世界过程2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系34信息世界抽象机器世界现实世界转换描述（概念模型）三、 数据模型 数据模型组成要素2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系

14、35数据结构完整性约束数据操作静态描述动态描述三、 数据模型 数据模型应满足的三个要求2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系36较真实地较真实地模拟模拟现实世界现实世界易被人们易被人们理解和接受理解和接受便于在便于在计算机计算机上实现上实现三、 数据模型 概念模型的表示方法 E-R图表示法 IDEF1x ODL对象定义语言 OMT（面向对象建模技术） UML（统一建模语言）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系37三、 数据模型 E-R图表示法（实体-联系表示法）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系38实体属性联系 实体之间的联系 1 ： 1 1 ： n m ： n三

15、、 数据模型 实体之间的联系 说明 两个以上的实体间存在着以上三种联系（供应商，项目，零件） 同一实体集内部的各实体间也存在这三种联系（职工，领导） 三种联系中，1：n是基本联系，1：1是1：n的特例，m : n等价于两个1：n2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系39三、 数据模型 例题： 假设一个学生可选多门课程，而一门课程又有多个学生选修，学生选修每门课程均有成绩；一个教师可教多门课程，一门课程只由一个教师讲授；一门课程有唯一的教材，一本教材只适用于一门课程；有一个学生负责组织所有学生 请画出其E-R图2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系40三、 数据模型 练习： 医院

16、住院部有若干科，每科有若干医生和病房，其中一名为主任医生，负责组织本科室医生进行相关医疗工作。每个医生只能属于一个科，每个病房也只能属于一个科。一个病房可住多个病人，一个病人由固定医生负责治疗，一个医生负责多个病人。一个病房有若干个护理人员，一个护理人员负责多个病房的护理工作 试画出表示科、医生、病房、病人、护理人员及其联系的E-R图2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系41三、 数据模型 作业： 图书馆有若干书籍，每本书都由一个作者负责编写，每个作者编写若干本书；每本书都按类别放在某个书屋，每个书屋摆放若干本书；每个学生可以借阅不同的书籍，同一本书可以由不同的的学生借阅，每个学生借阅

17、每本书籍都有借阅时间；图书馆有若干管理员，每个管理员负责一个书屋，每个书屋只由一个管理员负责；管理员其中一员是组长，负责所有管理员的工作安排 根据语义画出E-R图2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系42三、 数据模型 E-R图注意事项： 实体是“型”的概念 有实体一定要有属性 实体间一定要有联系 联系可有属性 联系只存在实体之间或实体内部2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系43三、 数据模型 E-R图设计原则2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系44真实性真实性避免冗余避免冗余简单性简单性恰当性恰当性三、 数据模型 常用的结构模型 层次模型 网状模型 关系模型 面向

18、对象模型2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系45三、 数据模型 关系模型 关系理论中的关系，直观的就是二维表 如，学生登记表2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系46学号姓名性别年龄240001李明男21三、 数据模型 关系模型特点 用户使用简单 DBMS复杂 易于设计、实现、维护 不依赖于导航式的数据访问系统，数据结构的变化不会影响对数据的访问2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系47三、 数据模型 面向对象模型 捕获在面向对象设计中所支持的对象语义的逻辑数据模型2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系48类类对象对象属性属性封装封装三、 数据模型 概念模型与

19、结构模型对比2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系49类型类型定义定义范畴范畴特征特征概念模型描述现实世界事物间联系信息世界独立于软硬件结构模型描述机器世界逻辑数据结构机器世界依赖于软硬件第一章 数据库概述 数据库基本概念 数据管理技术的产生和发展 数据模型 数据库系统结构2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系50四、数据库系统架构 数据库系统架构定义 数据库系统中数据的存储、管理和使用等规范形式2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系51数据存储架构数据存储架构数据视图数据视图管理架构管理架构数据库应用架构数据库应用架构四、数据库系统架构 数据存储架构2022-3-18

20、福州大学阳光学院计算机工程系52物理数据逻辑数据实际存放在存储设备上的数据，也称物理记录对客观现实世界的反映和记录，也称逻辑记录位字节实体属性实物DBMS四、数据库系统架构 数据存储架构 数据库中的物理数据和逻辑数据的表示形式及物理数据和逻辑数据之间的关系映射方式的说明2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系53四、数据库系统架构 数据库应用架构 数据库应用系统中数据存储层、业务处理层、界面表示层以及网络通信之间的布局和分布 单用户数据库应用架构 主从式数据库应用架构 分布式数据库应用架构2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系54 客户机/服务器应用架构 Internet数据库应

21、用架构四、数据库系统架构 数据视图管理架构2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系55三级模式三级模式二级映像二级映像四、数据库系统架构 数据视图管理架构（三级模式）2022-3-18福州大学阳光学院计算机工程系56模式（概念模式、模式（概念模式、逻辑模式）逻辑模式）描述系统整体逻辑描述系统整体逻辑结构结构公共数据视图公共数据视图（全局视图）（全局视图）反映反映DBDB整体观整体观面向面向DBADBA外模式（子模式、外模式（子模式、用户模式）用户模式）用户根据需要从模用户根据需要从模式中抽象的子集式中抽象的子集单用户数据视图单用户数据视图（局部视图）（局部视图）反映反映DBDB实用观实用观面向用户面向用户内模式（存储模内模式（存储模式）式）描述数据的存储结描述数据的存储结构和存取路径构和存取路径物理数据视图物理数据视图反映反映DB存储观存储观面向程序员面向程序员四、数据库系统架构 数据视图管理架构（二级映像与数据独立性） 为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间